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調質器技術問題

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簡介
調質是對顆粒飼料制粒前的粉狀物料進行水熱處理的一道加工工序,國內外研究表明調質是影響顆粒飼料質量的重要因素之一,它在顆粒飼料總體質量中所起的作用為20%左右。

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調質是對顆粒飼料制粒前的粉狀物料進行水熱處理的一道加工工序,國內外研究表明調質是影響顆粒飼料質量的重要因素之一,它在顆粒飼料總體質量中所起的作用為20%左右。隨著市場對顆粒飼料品質要求的提高,各飼料加工企業也越來越重視飼料加工中的調質工序,改進升級調質設備是他們當前改善顆粒飼料產品質量、提高市場競爭力的重要手段之一。   

一、調質器在顆粒飼料加工中的作用

1、對粉狀物料作熟化處理。大多數動物消化淀粉的能力很低,但能較大程度的消化熟淀粉,調質器使物料在水熱作用下,淀粉的糊化度大幅度增加,同時還促進物料中的蛋白質受熱變性,變性的蛋白易于被酶解,從而提高了顆粒飼料的消化利用率。

2、對粉狀物料進行滅菌處理。大部分致病菌像大腸桿菌及沙門氏菌等有害病菌,不耐熱,采用調質器對物料在一定溫度下進行調質可以殺死這些病菌,使飼料衛生水平得到保證,這種通過調質器對物料進行滅菌的方法與藥物防病相比,具有成本低、無污染、無藥物殘留和副作用等優點。

3、調質設備可顯著提高顆粒飼料的耐水性,在調質過程中通過通過蒸汽的水熱作用,物料中的粘性組份糊化淀粉、變性蛋白可以充分發揮粘結劑的作用,能有效粘結周邊其他的組份,在壓模壓輥的擠壓作用下,粒子與粒子相互結合得更為緊密,從而使顆粒飼料變得更為密實,外表光潔,在飼養過程中不易被水分侵蝕,增加了水中的穩定性。

4、調質設備可改善物料的制粒性,提高產量,節省制粒的能耗,提高制粒機壓模、壓輥的壽命。通過調質,物料得以軟化,更具可塑性,在與模孔壁、壓模內壁和壓輥外表的擠壓過程中,摩擦力減小,避免了在制粒過程中大量的機械能轉變為熱能,同時減緩了壓模和壓輥的磨損。  

二、調質器的種類及工作原理   

1、單軸槳葉式調質器
這種調質器是國內外飼料加工中使用最早、應用量最廣的調質器,結構較簡單,其圓柱型殼體中間裝有一條攪動軸,攪動軸上安裝多個可以調節、更換的漿葉。調質器工作時,粉料顆粒在槳葉攪動下進行兩個方向的運動,一是繞軸轉動,二是沿軸向推移,運動軌跡近似于螺旋線。一般調質器的轉速為150-450r/min,物料的推進速度與軸轉速和漿葉的拾物角度有關,在轉速一定的條件下,可以通過調整漿葉的拾物角度來控制物料的調質時間,如果將漿葉的角度減小到比較中間的位置,即與漿葉軸成為750~850的夾角,這樣就可以減弱每個漿葉對物料的推出作用從而延長物料在調質室內的滯留時間。一般單軸槳葉式調質器長2-3米,粉料可以在調質室內滯留20-30秒,熟化度達20%左右,基本可以滿足一些普通顆粒飼料的調質要求。   

2、蒸汽夾套調質器
此類調質器大體結構與單軸槳葉式調質器相似,不同的是殼體采用雙層夾套,夾套內通入蒸汽起保溫作用。這種蒸汽夾套調質器在工作中對粉料的加熱作用有限,因為熱量只通過調質器的的表面傳給粉料,而這一表面積與容量之比通常很低,加之一般調質粉料的導熱性能差,以至于沒有多少熱量可以傳遞給粉料,但是蒸汽夾套阻止了調質室與室外常溫大氣直接進行熱交換,有效地減少了熱損失,使調質器內部能保持較高溫度,因此在寒冷的冬天和氣溫較低的地區使用這種調質器作用較顯著。   

3、二通、三通調質器
為了延長和控制粉料在調質器內的滯留時間,在制粒機的上方疊加2-3個標準的單軸槳葉式調質器,就是我們通常所說的二通、三通多層調質器。這種調質器的特點是互相串聯,有多重蒸汽注入口,工作時粉料依次通過各個調質器,延長了粉料的調質時間,物料與蒸汽能更充分接觸混合,可將粉料的熟化度提高到40%左右。

4、雙軸異徑差速漿葉式調質器
雙軸異徑差速漿葉式調質器又稱DDC預調質器,它是在單軸漿葉式調質器的基礎上發展起來的,其殼體由半徑不同的兩個大半圓焊接而成,殼體內裝有兩根轉速不同的葉片攪動軸,殼體中部設有多個可單獨調節蒸汽量的蒸汽注入口和液體添加口,工作時由于雙軸轉速不等、旋向相反、漿葉差速搓動運動,使粉料和添加液從兩攪動軸中間向上拋起并與蒸汽一起形成對流,又充分剪切和交錯混合,粉料在槳葉的作用下,局部運動軌跡呈“8”字型,并繞軸旋轉向前推進,運動路線大為增長,因此粉料的軸向移動速度有更大的可調范圍。一般長2米左右的調質器,調質時間可以控制在幾十秒至240秒,可滿足特殊顆粒飼料高熟化率和高殺菌率的要求,熟化度通常可達50-60%,同時具有較高相對運動的漿葉能相互“洗刷”,使這一類型的調質器有較高的自清潔能力,粉料在調質室的殘留現象也有所改善。   

5、膨脹器
膨脹器也稱EXPANDER,國內又名環隙擠壓機,其工作原理與擠壓機相同,都是用機械能來增加制粒之前加入粉料中的熱量。粉料在壓力的作用下被迫通過螺桿和壓模之間的狹窄間隙,產生壓實和剪切,與螺桿和缸體發生激烈的摩擦,并產生大量的熱量,以此達到熟化、殺菌和改善制粒狀況的目的。不同之處在于膨脹器的壓模間隙可調,工作中可以通過調整壓模間隙,控制粉料在調質室的擠壓、摩擦、剪切強度,從而控制擴散入粉料的熱量。一般膨脹器可以對物料產生40帕的壓力和120℃-130℃的溫度,物料在這些條件下滯留3至5秒,非常快的發生物理變化,使物料的淀粉糊化程度和蛋白質的可溶度都得到顯著提高,然而,物料中的熱敏性營養成分也會在這一高溫過程中受到較大損失。   

6、通用顆粒熟化機
通用顆粒熟化機即UniversalPelletCooker,簡稱UPC,是由美國Wenger制造廠首先提出的新型調質制粒設備,這一系統基本上是由高效的調質器和一臺短滯留時間的改進型擠壓機組合而成。在工作過程中,調質器提供滯留和接觸時間以優化飼料的質量,而改進的擠壓機則迫使粉料通過具有適當大小空洞的壓模從而使其形成顆粒飼料。這種設備的淀粉糊化程度相當高,一般大于70%,飼料顆粒品質優良,耐水持久,即使在粉料中加入大于10%的脂肪,所生產顆粒飼料的質量仍然可以接受。此系統還有一個特點就是更換壓模非常簡易方便。目前這種調質制粒設備在水產飼料、幼畜飼料和寵物飼料方面有廣泛的應用前景。   

除了上述的調質器外還有壓力調質器,其基本概念是提高調質室的工作壓力,從而溫度也隨之上升,高壓可以迫使水分和熱量更快更徹底地進入粉料顆粒內部,從而改善調質效果。

另外還有調質罐等,這里就不作詳細介紹了。

三、常用調質器的選擇

一般普通的畜禽飼料廠可選用單軸漿葉式調質器,保證30秒左右的調質時間,可使淀粉糊化度達20%左右,基本滿足普通畜禽飼料的加工要求;水產飼料廠應選用二級、三級調質器或雙軸異徑差速漿葉式調質器,確保調質飼料的熟化度達到50%以上。

膨脹器又稱為超級調質器,用膨脹器膨化大豆和玉米等原料可提高飼料的適口性及消化率,同時改變飼料內的抗原物質和抗營養因子;還可以用膨脹器配合制粒機進行二次制粒,使粉料先通過膨脹器經螺桿和壓模的強烈擠壓和剪切形成短時高溫,促使淀粉充分糊化,改善顆粒質量;一些飼料企業直接使用膨脹器生產乳豬料和肉雞飼料等片狀飼料,營養全面、適口性好,有較大的市場空間。  

四、漿葉式調質器的正確使用

目前顆粒飼料的調質器最常用的是單軸漿葉式調質器和雙軸異徑差速漿葉式調質器,下面從幾個方面談談這些調質器在使用中應注意的問題。   

1、蒸汽壓力和添加量的控制
蒸汽是調質時水分和熱量的來源,因此其質量的好壞直接影響調質的效果,漿葉式調質器在安裝時必須合理的設計蒸汽管路,使用穩定可靠的蒸汽減壓閥和疏水閥,保證進入調質器的是壓力穩定的干飽和蒸汽;蒸汽應從切線進入調質器,沿軸向噴出使之與粉料混合更強烈;蒸汽方向不可垂直對著調質器軸,那樣不僅達不到好的混和效果,反而使蒸汽對調制質器軸產生“汽蝕”而割斷調質器軸。      

調質時根據原料和配方以及氣候的變化選用合適的蒸汽壓力和添加量,濕度大的季節、原料水分含量高時應適當提高蒸汽壓力,減少蒸汽添加量;干燥季節、原料水分含量低時應降低蒸汽壓力、增加蒸汽添加量;夏天室溫較高可降低蒸汽壓力,因為低壓蒸汽釋放熱量和水分更為迅速;冬季氣溫低可提高蒸汽壓力,增強調質溫度,減少蒸汽管道中的冷凝水,有助于粉料的熟化。   

2、調質時間的控制

(1)單軸漿葉式調質器調質時間的控制
一般單軸漿葉式調質器調質時間短,可同時采用減小攪動軸轉速和改變漿葉角度的方式來增加調質時間。攪動軸的驅動馬達采用變頻器或電磁調速器來控制,漿葉的調節建議在進料口處(即調質器漿葉軸從開始端到后1/4或1/3處)的漿葉保持在出廠時的設置,這樣可以確保粉料被迅速向前驅趕進入與調質室;漿葉角度的調整應在調制器長度方向1/3以后開始,對于單軸漿葉式調質器并非轉越慢、漿葉角度越垂直于攪動軸越好,這樣雖然增加了調質時間,但過慢的轉速和幾乎垂直于攪動軸的葉片不足以使粉料拋起,這樣粉料會沉積在調質室底部而被輕柔推過調質室,蒸汽在調質時上部自由流動而不會與粉料發生強烈的混合,效果差,而且由于粉料的運動速度過低,更容易在調質室殼體周圍形成粘壁滯留,因此一般單軸漿葉式調質器轉速不應低于150r/min,最低不低于100r/min,用變頻器或電磁調速器控制轉速的生產過程中,調質器也不宜長時間工作在超低的轉速下。

(2)雙軸異徑差速漿葉式調質器調質時間的控制
這種調質器單獨通過對其漿葉角度的調節可以使調質時間在幾十秒至240秒內變動,所以一般工作中不需要改變槳葉軸的轉速,漿葉角度的調節可以從入料口處調質器長度方向上1/3以后的漿葉開始,如需增加調質時間,可增加大徑低速正漿葉片與槳葉軸的夾角。雙軸異徑差速漿葉式調質器雖然粘壁滯留現象有所改善,但是有的物料粘壁滯留現象還是比較嚴重,此時可以適當減小小徑高速反漿葉片與攪動軸的的夾角,以此來加劇反漿葉片對粉料的逆向搓動,減少殘留量。

來源:飼料機械與加工
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